Wat is de aardfoutoverstroomrelais in een substation

Wat is een Aardfout Overstroomrelais in een Transformatiehuis?

Een aardfout overstroomrelais is een beschermingsapparaat dat wordt gebruikt om aardfouten (ook bekend als aardlekkages of enkelvoudige fase-aardfouten) in elektriciteitsnetwerken te detecteren en tegen te beschermen. Het speelt een cruciale rol in transformatiehuizen, waarmee de veiligheid en betrouwbaarheid van het systeem worden gewaarborgd.

1. Werking

De primaire functie van een aardfout overstroomrelais is om stroomonevenwichtigheden in het elektriciteitsnetwerk te monitoren, met name nulreeksstromen te detecteren (dat wil zeggen, wanneer de vector som van de driefase-stromen niet nul is). Wanneer een aardfout optreedt, meestal resulterend in abnormale nulreeksstromen, detecteert het relais dit onevenwicht en activeert de juiste beschermende actie.

• Nulreeksstroom: Onder normale werkomstandigheden moeten de driefase-stromen in evenwicht zijn, met hun vector som gelijk aan nul. Als er een aardfout optreedt, zal stroom door het foutpunt naar de aarde stromen, wat leidt tot de aanwezigheid van nulreeksstroom.

• Relaiswerking: Wanneer nulreeksstroom boven een vooraf ingestelde drempelwaarde wordt gedetecteerd, geeft het relais een uitschakelsignaal af om het defecte circuit te ontkoppelen, waardoor verdere schade wordt voorkomen.

2. Toepassingsgebieden

Aardfout overstroomrelais worden breed toegepast in verschillende elektriciteitsnetwerken, vooral in de volgende scenario's:

• Distributiesystemen: In laagspannings- en middenspannings-distributienetwerken kunnen aardfout overstroomrelais snel foutpunten detecteren en isoleren, wat leidt tot minder downtime en apparatuurschade.

• Transformatiehuizen: In transformatiehuizen worden aardfout overstroomrelais vaak in combinatie met andere beschermingsapparaten (zoals differentiële bescherming en afstandsbescherming) gebruikt om een meerdere lagen bescherming te bieden.

• Industriële Installaties: In grote industriële installaties beschermen deze relais kritieke apparatuur tegen aardfouten, waardoor continue productie wordt gewaarborgd.

3. Hoofdtypen

Afhankelijk van de toepassing en technische eisen kunnen aardfout overstroomrelais worden ingedeeld in verschillende typen:

• Directe Relais: Gebruikt voor snelle respons op ernstige aardfouten, waarbij doorgaans binnen enkele milliseconden een uitschakeling plaatsvindt.

• Tijdbeperkte Relais: Met een tijdvertraging die kan worden ingesteld op basis van de ernst van de fout, geschikt voor het afhandelen van fouten van verschillende graden.

• Omgekeerde Tijd Relais: De werkzaamheidsduur is omgekeerd evenredig aan de foutstroom; hoe groter de foutstroom, hoe korter de werkzaamheidsduur, waardoor ze ideaal zijn voor toepassingen die flexibele beschermingskenmerken vereisen.

4. Beschermingsmechanisme

Aardfout overstroomrelais werken doorgaans in combinatie met schakelaars of andere schakelapparatuur om een compleet beschermingsmechanisme te vormen. De basisstappen zijn als volgt:

• Foutdetectie: Het relais monitort continu de stroom in het elektriciteitsnetwerk en berekent de nulreeksstroom.

• Foutbeoordeling: Als de gedetecteerde nulreeksstroom de vooraf ingestelde drempelwaarde overschrijdt, identificeert het relais dit als een aardfout.

• Uitschakelsignaal: Het relais zendt een uitschakelcommando naar de schakelaar om het defecte circuit te ontkoppelen.

• Gebeurtenisregistratie: Het relais heeft doorgaans een gebeurtenisregistratiefunctie, waarbij details zoals de tijd en de stroomwaarde van de fout worden geregistreerd voor latere analyse en onderhoud.

5. Voordelen

• Verbeterde Veiligheid: Snelle detectie en isolatie van aardfouten voorkomt bogen, branden en andere potentiële gevaren.

• Gereduceerde Apparatuurschade: Tijdige ontkoppeling van het defecte circuit voorkomt apparatuurschade door langdurige blootstelling aan hoge stromen.

• Verbeterde Energiecontinuïteit: Door alleen het getroffen gebied te isoleren, wordt de impact op het hele elektriciteitsnetwerk beperkt, waardoor de uitvalbereik wordt beperkt.

6. Algemene Normen en Regels

Om de veiligheid en betrouwbaarheid van aardfout overstroomrelais te waarborgen, voldoen ontwerp en toepassing doorgaans aan relevante internationale en nationale normen, zoals:

• IEC 60255: Normen gepubliceerd door de International Electrotechnical Commission (IEC) voor relais.

• ANSI C37.90: Normen gepubliceerd door de American National Standards Institute (ANSI) voor relaisbescherming.

Samenvatting

Een aardfout overstroomrelais is een essentieel beschermingsapparaat in elektriciteitsnetwerken, speciaal ontworpen om aardfouten te detecteren en te isoleren, waardoor veilig systeembedrijf wordt gewaarborgd. Het monitort nulreeksstromen om fouten te identificeren en neemt snel maatregelen om het defecte circuit te ontkoppelen, waardoor zowel apparatuur als personeel beschermd wordt.